Como funcionam as suspenses dos carrosComo funcionam as suspenses dos carrospor William Harris - traduzido por HowStuffWorks Brasil

IntroduoQuando as pessoas pensam sobre o desempenho de um automvel, geralmente vem cabeapotncia, torque e acelerao de 0 a 100 km/h. No entanto, toda a fora gerada pelomotor intil se o motorista no puder controlar o carro. Por isso, os engenheiros automobilsticos voltaram sua ateno para o sistema de suspenso quase ao mesmo tempo em que dominaram a fundo o motor decombusto interna a 4 tempos.Foto cortesia de Honda Motor Co., Ltd.Sistema de suspensode braos triangulares superpostosno Honda Accord Coupe 2005

A funo da suspenso de carro maximizaro atritoentre os pneus e o solo, de modo a fornecer estabilidade na direo com bom controle e assegurar o conforto dos passageiros. Neste artigo veremos como as suspenses evoluram ao longo dos anos equal deve ser o futuro das mesmas.Se as estradas fossem perfeitamente planas, sem irregularidades, as suspenses no seriam necessrias. Entretanto, elas esto longe de serem perfeitas. At mesmo as recm-pavimentadas possuem desnveis tnues, que podem interagir com as rodas do carro. So essas imperfeies que transmitem fora s rodas. De acordo com as leis de deslocamento de Newton, todas as foras possuem tantomagnitudecomodireo. Uma ondulao no solo faz com que a roda se mova para cima e para baixo, perpendicularmente superfcie. A magnitude, claro, vai depender de a roda atingir uma grande ondulao ou uma partcula minscula. Em ambos os casos, elasofre uma acelerao verticalquando passa sobre a imperfeio.

Sem uma estrutura que intervenha, toda a energia vertical das rodas transferida para o chassi, que se move na mesma direo. Numa situao dessas, as rodas podem perder completamente o contato com o solo. Ento, sob a fora da gravidade,elas podem bater no cho. Voc precisa de um sistema que ir absorver a energia da roda acelerada verticalmente, permitindo que o chassi e o corpo permaneam inalterados enquanto asrodas seguem as ondulaes do solo.O estudo das foras que agem sobre um carro em movimento chamado dedinmica veicular. Vocprecisa conheceralguns desses conceitos paraentender porque a suspenso necessria. Muitos engenheiros de automveis consideram a dinmica de um carro em movimento sob duas perspectivas: rodagem- capacidade do carro em passar sobre todas as ondulaes com suavidade comportamento- capacidade do carro em acelerar, frear e fazer curvas com seguranaEssas duas caractersticas podem ser descritas em trs importantes princpios -isolamento do solo,adeso ao soloecapacidadede curva. O quadro abaixo descreve esses princpios e como os engenheiros tentam solucionar os desafios de cada um.PrincpioDefinioObjetivoSoluo

Isolamento do soloA capacidade do veculo em absorver ou isolar o impacto com o solo do compartimento dos passageiros.Permitir que o veculo trafegue sem perturbao enquanto estiver percorrendo solos speros.Absorver energia dos obstculos do solo e dissip-la sem causar oscilao indevida no veculo.

Adeso ao soloA proporo em que o carro est em contato com a superfcie do solo em vrias mudanasde direoe em linha reta . Por exemplo:o peso do carro ir se deslocar dos pneus traseiros para os pneus dianteiros durante a frenagem. Como a parte frontal do carro se inclina na direo do solo, este tipo de deslocamento conhecido como "mergulho". O efeito oposto - "agachamento" - ocorre durante a acelerao que desloca o peso do carro dos pneus dianteiros para trs.Manter os pneus em contato com o solo, porque o atritoentre os pneus e o solo que afeta a capacidade do veculo de andar, frear e acelerar.Minimizar a transferncia do peso do veculo de um lado para outro e de frente para trs, pois essa transfernciareduz a adeso dos pneusao solo.

Capacidade de curvaA capacidade do veculo em trafegar em uma trajetria curva.Minimizar a inclinao da carroceria que ocorre quando a fora centrfuga na curvao veculopara forapelo seucentro de gravidade, elevando um lado do carro e abaixando o lado oposto.Transferir o peso do carro durante as curvas do lado mais baixo do carro para o mais alto.

A suspenso do carro, com todos os seus componentes, fornece todas as solues descritas.Vamos observar as partes de uma suspenso a partir da foto maior do chassi, at os componentes individuais, embaixo, que tornam a suspenso apropriada.O chassiA suspenso do carro , na verdade, parte do chassi. Ele abrange todos os importantes sistemas localizados na parte inferior do carro.Chassi

Esses sistemas incluem: ochassi- componente estrutural destinado a carregar o peso que sustenta o motor e a carroceria. Estes, por sua vez, so sustentados pela suspenso; osistema de suspenso- arranjo que sustenta o peso, absorve e amortece impactos e ajuda a manter o contato dos pneus; osistema de direo- mecanismo que possibilita que o motorista guie e direcione o veculo; ospneus e as rodas- componentes que tornam possvel o deslocamento do veculo atravs da aderncia e/ouatrito com o solo.Logo, a suspenso nada mais que um dossistemas mais importantes doveculo.Tendo memorizado a foto maior, vamos aos trs componentes fundamentais de qualquer suspenso: molas, amortecedores e barras estabilizadoras.MolasOs sistemas atuais de molas so baseados em um dos quatro projetos bsicos: molas helicoidais- esse o tipo mais comum de mola e , em essncia, uma barra de toro de altacapacidade, enrolada em volta do seu eixo. As molas helicoidais se comprimem e expandem, para absorver o deslocamento das rodas;Foto cortesia de Car DomainMolas helicoidais

Feixe de molas

feixe de molas- este tipo de mola consiste em vrias camadas de metal (chamadas "lminas") colocadas juntas para atuarem como uma nica pea. Os feixes de molas foram usados inicialmente em carruagens puxadas por cavalos e eram encontradas na maioria dos carros americanos at 1985. At hoje, eles so usados em muitas picapese veculos pesados; barras de toro- as barras de toro utilizam as propriedades de toro de uma barra deao paraobter o desempenho parecido com o de uma mola helicoidal. O seu funcionamento ocorre do seguinte modo: uma extremidade da barra fixada no chassi do veculo e a outra fixada ao brao traingular, que atua como uma alavanca que se movimenta perpendicularmente barra de toro. Quando a roda atinge um obstculo, o deslocamento vertical transferido aobrao triangulare, depois, atravs da ao de alavanca, barra de toro. Esta ento se torce ao longo do seu eixo para prover a fora de mola. Os fabricantes de carros europeus usaram amplamente este sistema nas dcadas de 1950 e 1960, assim como a Packard e a Chrysler nos Estados Unidos (e no Brasil, nos Dodge Dart e Charger); so usadas tambm em outras partes do carro, como manter as tampas de porta-malas abertas, visto na foto abaixo;Barra de toro

molas pneumticas- consistem em uma cmara cilndrica de ar eso posicionadas entre a roda e o carro, usando as compressivas qualidades do ar para absorver as vibraes da roda. Esse conceito tem mais de um sculo e podia ser encontrado embigas puxadas por cavalos. Nessa poca, as molas pneumticas eram feitas de diafragmas de couro cheios de ar, muito parecidos com foles. Elas foram substitudas por molas pneumticas de borracha moldada nos anos 30;Molas pneumticas

Dependendo do lugar ondeesto localizadas as molas em um carro - por exemplo, entre as rodas e o chassi - os engenheiros muitas vezes acham conveniente falaremmassa suspensae amassa no-suspensa.Molas: massa suspensa e massa no suspensaAmassa suspensa a massa do veculo sustentada pelas molas, enquanto que amassa no-suspensadefinida como a que fica entre o solo e as molas de suspenso. A dureza das molas afeta o modo como a massa suspensa reage enquanto o carro est sendo dirigido. Os carros suspensos de uma forma mais solta, tais como os de luxo, podem absorver bastante os obstculos e oferecer umrodar muito suave. No entanto, um carro desses propenso a "mergulhar" e "agachar" durante a frenagem e acelerao. Tende, ainda, a rolar ou se inclinar nas curvas. Os carros de suspeno mais firme, como os esportivos, so menosagradveisem estradas de piso mais irregular, mas eles minimizam bastante os movimentos da carroceria. Isso significa que eles podem ser dirigidos vigorosamente at mesmo nas curvas.Ento, enquanto as molas parecem dispositivos simples, projet-las e implement-las em um carro paraconciliar conforto com a estabilidade uma tarefa complexa. Para tornar as coisas ainda mais difceis, as molas no oferecem sozinhas um rodarperfeitamente suave. Por qu? Porque as molas so timas para absorver energia, mas no to boas paradissip-la. Outras estruturas, conhecidas comoamortecedores, so necessrias para fazer isso.Suspenses histricasOs vages e carruagens do sculo XVI tentaram solucionar o problema desentir as irregularidades docaminho. Surgiu a idia de se elevar a carruagem em amarras de couro fixadas a quatro colunas do chassi. Na poca, ele parecia uma mesa de cabea para baixo. Uma vez que a carruagem estava suspensa do chassi, o sistema veio a ser conhecido como "suspenso" - termo usado at hoje para descrever o conjunto completo de solues. A suspenso do tipo carruagem levantada no foi um verdadeiro sistema de molas, mas possibilitou que a carruagem e que as rodas se movessem independentemente.Os projetos de molas do tipo semi-elpticas, conhecidas tambm como molas do tipo carroa, rapidamente substituram a suspenso por amarras de couro. Muito populares em vages, carroas e carruagens, as molas semi-elpticas eram usadas freqentemente, tanto no eixo dianteiro, quanto no traseiro. Entretanto, tinham tendncia a permitir um balano para frente e para trs e possuam um centro de gravidade alto.Assimque os veculos motorizados tornaram-se frequentesna vida das pessoas, outros sistemas mais eficientes de molas foram sendo desenvolvidos paraaumentar o conforto dos passageiros.

AmortecedoresAno serque hajaum dispositivode amortecimento, a mola de um carro aumentar e dissipar a energia absorvida em um impacto de maneira descontrolada. A mola continuaroscilando na sua freqncia natural at que toda a energia originalmente aplicada a ela seja dissipada. Uma suspenso constituda apenasde molas tornaria orodarbembalanante e, dependendo do terreno, seria impossvel controlar o carro.Para isso existeoamortecedor,um dispositivo que controla o deslocamento indesejado da mola atravs de um processo conhecido comoamortecimento. Os amortecedores reduzem a magnitude dos deslocamentos oscilatrios. Isso ocorre quando o equipamento transforma a energia cintica do movimento da suspenso em calor, energia essaque dissipada atravs do fluido hidrulico. Para entender como isso funciona, melhor olharmos o amortecedor por dentro e conhecermos sua estrutura e funo.

Um amortecedor basicamente umabomba de leolocalizada entre o chassi do carro e as rodas. A parte superior do amortecedor se fixa ao chassi (por exemplo, o peso suspenso), enquanto a parte inferior se fixa ao eixo, prximo roda (por exemplo, peso no-suspenso). Em umtipo de dois tubos, um dos mais comuns, a parte de cima fixa uma haste, que, por sua vez, est ligada a um pisto. Ele est inserido em um tubo cheio de fluido hidrulico. O tubo interno conhecido como tubo de presso. J o externo conhecido como tubo de reserva. Este ltimo armazena o excesso do fluido hidrulico.Quando a roda do carro encontra um obstculo na via, a mola se comprimee se distende. A energia dela transferida para o amortecedor atravs da parte de cima e vai seguindo atravs dahastepara dentro do pisto. Os orifcios no pisto permitem que o fluido passe atravs dele e ele se mova para cima e para baixo no tubo de presso. Como os orifcios so relativamente pequenos, somente uma pequena quantidade de fluido passa sob grande presso. Isso faz com que o pisto desacelere, o que por sua vez desacelera a mola.Os amortecedores trabalham em dois ciclos - ode compressoe ode distenso. O ciclo da compresso ocorre quando o pisto se move para baixo, comprimindo o fluido hidrulico na cmara abaixo. J o ciclo da extenso ocorre quando o pisto se move na direo do topo do tubo de presso, comprimindo o fluido na cmara acima. Um carrocomum ou umapicape tero maior resistncia durante o ciclo da extenso do que no ciclo da compresso. Considerando isso, o ciclo da compresso controla o deslocamento do peso no-suspenso do veculo, enquantoo de distensocontrola o mais pesado, o suspenso.Todos os amortecedores modernos sosensveis velocidade: quanto mais rpido a suspenso se movimenta, mais resistncia o amortecedor fornece. Isso permite aos amortecedores que se ajustem s condies da estrada e que controlem todos osmovimentos indesejados que possam ocorrer em um veculo em marcha, incluindo balano, oscilao, mergulho na frenagem e agachamento na acelerao.Colunas de suspensoe barras estabilizadorasUma outra estrutura de amortecimento bastante comum acoluna de suspenso, mais conhecida por suspenso MacPherson. Trata-sedeum amortecedor montado dentro dacoluna e geralmente de uma molahelicoidal externa a ela. Ascolunas de suspensotm duas funes: elas fornecem umafunode amortecimentocomo os amortecedores e, tambm,apoio estruturalpara a suspenso do veculo. Isso significa que acoluna de suspensofaz mais do que os amortecedores, que no suportam o peso do veculo- eles somente controlam a velocidade na qual o peso transferido em um carro, mas no o peso em si.Projeto de uma coluna de suspenso

Uma vez que os amortecedores e ascolunas de suspensotm muito a ver com a estabilidade do carro, ambos podem ser considerados os pontos crticos de segurana. Amortecedores ecolunas gastas podem permitir uma excessiva transferncia veculo-peso de um lado para outro e de frente para trs. Isso reduz a capacidade dopneuem aderir ao solo, bem como a estabilidade e o desempenho nafrenagem.As barras anti-oscilao (tambm conhecidas como barras estabilizadoras) so usadas junto com as colunas de suspenso ou braos triangularespara fornecer estabilidade adicional ao veculo em movimento. Essa barra uma haste metlica, que se estende sobre todo o eixo ese conecta acada um dos lados da suspenso.Barras estabilizadoras

Quando a suspenso em uma roda se move para cima e para baixo, a barraestabilizadora transfere o movimento para a outra roda. Isso faz com que o carro andemaisnivelado lateralmenteecom menos inclinao nas curvas, isto ,evita que o carro role sobre a sua suspensonas curvas. Por esse motivo, quase todos os carros possuem as barrasestabilizadoras instaladas como item de srie. No entanto, caso no estejam colocadas, os kits tornam fcil a instalao a qualquer momento.Outra utilidade das barras estabilizadoras permitir que o carro tenha molas mais macias, para maior conforto de rodagem, sem que sofra os efeitos da inclinao nas curvas.Tipos de suspensoAt agora, as nossas discusses se concentraram no modo como as molas e amortecedores atuam sobre a roda. S que as quatro rodas de um carro funcionam juntas em dois sistemas independentes -as duas rodas fixadas pelo eixo dianteiro e as duas rodas fixadas pelo eixo traseiro o quesignifica que o carro pode tertipos diferentes de suspenso na frente e atrs. Isso significa queum nicoeixo rgido pode conteras duasrodas ouelas podem se mover independentemente. O primeiro arranjo conhecido comosistema de eixo rgido, enquanto o segundo conhecido comosistema independente.As suspenses dianteirasde eixo rgido, como o nome diz, possuem um rgido eixo ao qualsemontam as rodas da frente. Basicamente, ele se parece com uma barra slida sob a parte dianteira do carro, mantida no lugar pelo feixe de molas e amortecedores. Comuns em picapes, as suspenses dianteiraspor eixo rgidono so usadas em carros h muitos anos.Em um sistema independente de suspenso dianteira, as rodas podem se mover independentemente. Acoluna MacPherson, desenvolvida em 1947 por Earle S. McPherson, da General Motors, o sistema de suspenso dianteira mais utilizado, especialmente em carros originados na Europa.

A coluna MacPherson combina um amortecedor e uma mola helicoidal numa mesma pea. Isso faz com que o sistema de suspenso seja mais compacto e leve, podendo ser usado em veculos com trao nas rodas dianteiras.Asuspenso do tipobraos triangulares superpostos um outro tipo comum desuspensodianteira independente.Foto cortesia de Honda Motor Co, Ltd.Suspenso do tipobraos triangulares superpostosno HondaAccord Coupe 2005

Uma vez que h vrias configuraes diferentes possveis, esse projeto usa dois braostriangulares para localizar a roda. Cada brao triangular, que possui dois pontos de articulao no chassi e um ponto dearticulao na roda, possui um amortecedor e uma mola helicoidal para absorver vibraes. As suspenses desse tipo permitem maiorcontrole sobre o ngulo de cambagem da roda, que mostra o grau no qual as rodas se inclinam para dentroou para fora. Elas tambm ajudam a minimizar a rolagem ouo balanoeproporcionam uma direo mais firme. Por causa dessas caractersticas, a suspensopor braos triangulares superpostos comum na dianteira dos carros grandes.Vamos observar as suspenses traseiras mais comuns.Feixe de molas

Se um eixorgido interliga asrodas traseiras de um carro, ento a suspenso geralmente bem simples - baseada tanto no feixe de molas como na mola helicoidal. Naquele, o feixe se prende diretamente no eixo. As pontas se fixam no chassi e o amortecedor fica preso ao grampo que firma a mola no eixo. Por muitos anos, os fabricantes americanos de carrospreferiam esse projeto devido sua simplicidade.O mesmo projeto bsico pode serobtido com as molas helicoidais substituindo as lminas. Neste caso, a mola e o amortecedor podem ser fixados como uma pea nica ou componentes separados. Quando eles esto separados, as molas podem ser bem pequenas, o que reduz o espao que a suspenso ocupa.Se ambas as suspenses dianteira e traseira so independentes, todas as rodas so fixadas e suspensas individualmente. Isso resulta naquilo que os anncios de carros informam como "suspenso independente nas quatro rodas". Qualquer suspenso que possa ser usada na dianteira do carro pode ser usada tambm na traseira. As verses dos sistemas dianteiros independentes descritos na seo anterior podem ser encontrados nos eixos traseiros. claro que, na parte traseira do carro, acaixa de direo- o conjunto que inclui o pinho e permite que as rodas sejam viradas de um lado para o outro - inexistente. Isso significa que as suspenses traseiras independentes podem ser verses simplificadas das dianteiras, apesar de os princpios bsicos serem os mesmos.Suspenses especiaisEm sua maior parte, este artigo concentrou-se nas suspenses predominantes em carros com trao dianteira e traseira - carros que trafegam porestradas normais em condies de conduo normais. Mas e quanto s suspenses de carros especiais, como hot rods, carros de corrida ouoff-roads extremos? Embora a suspenso de carros especiais obedea aos mesmos princpios bsicos, elas realmente trazem benefcios adicionais nicos s condies de conduo em que devem trafegar. O que segue um breve resumo de como a suspenso projetada para trs tipos de carros especializados - bugues Baja, Frmula Um e hot rods no estilo americano.O Fusca da Volkswagen foi criado para se tornar o favorito entre os entusiastas do fora-de-estrada ou "off-road". Com um baixo centro de gravidade emotor sobre o eixo traseiro, o Fusca com trao nas duas rodasenfrenta as condies off-road to bem quanto alguns veculos comtrao nas quatro rodas. claro que o Fusca da VW no est pronto para as condies off-road com os seus equipamentos de fbrica. Muitos Fuscas requerem algumas modificaes, ou converses, para que se tornem aptos a enfrentar corridas em condies severas como os desertos da BajaCalifrnia.Foto cortesia de Car DomainBugue Baja

Uma das modificaes mais importantes na suspenso. A suspensodo tipo barra de toro, equipamento padro na frente e atrs na maior parte dos Fuscas entre 1936 e 2003, pode ser levantada para abrir espao s rodas e pneusmaiores para off-road. Amortecedores mais longos substituem os amortecedores originais para deixar o carro mais alto e fornecer o mximocursode suspenso possvel. Em alguns casos, ospreparadores do bugue Baja removem por completo as barras de toro e substituem-nas porconjuntos mola-amortecedor, um item de mercado paralelo que junta a mola eo amortecedor em uma pea ajustvel. O resultado destas modificaes um veculo que permite que as rodas se movimentem verticalmentepor 50 cm ou mais em cada canto. Um carro desses pode facilmente percorrerum terrenobem acidentadoe, s vezes, parecedeslizar sobre as imperfeies como uma pedra atirada na gua.As corridas de Frmula 1 representam o auge das inovaes e evolues automobilsticas. Pouco peso, estruturas compostas, potentes motores V10 e aerodinmica avanada resultaram em carros mais rpidos, mais seguros e confiveis.Carro de Frmula 1

Para aumentar a habilidade do motorista como fator-chave de diferenciao em uma corrida, normas rigorosas e exigncias regem o projeto dos carros de corrida da Frmula 1. Por exemplo, as normas que regem o projeto das suspensesexigem que todos os carros de Frmula 1 devem ser convenientemente suspensos, mas no se permitem suspenses ativas controladas por computador. Para contornar isto, os carros usamsuspenses do tipo multi-braoque usam um mecanismo equivalente ao sistema de braos triangulares superpostos.Lembre-se de queesse projetousa dois braos de controle triangularespara orientar o movimento para cima e para baixo de cada roda. Cada brao possui trs pontos de fixao - dois no chassi e umna manga do eixo- e cada junta articulada para orientar o movimento da roda. Em todos os carros, a vantagem bsica da suspenso do tipobraos triangulares superpostos aestabilidade. A geometria dos braos e a elasticidade das juntas fornece para os engenheiros o controle mximo sobre o ngulo da roda e a dinmica dos outros carros, como a sustentao, agachamento e mergulho. Ao contrrio dos carros de rua, os amortecedores e molas helicoidais de um carro de corrida da Frmula 1 no se fixam diretamente nos braos de controle.Em vezdisso, eles ficam dispostos ao longo do comprimento do carro e so controlados remotamente, atravs de uma srie dehastes e balancins. Neste arranjo,as hasteseos balancins traduzem os movimentos para cima e para baixo das rodasem movimentos para frente e para trs do conjunto mola e amortecedor.A clssica era do carroamericano hot rod durou de 1945 at cerca de 1965. Assim como os bugues Baja, os clssicos hot rods exigiam modificaes significativas. Diferente dos Fuscas, que so construdos sobre chassi da Volkswagen, os hot rods eram construdos em uma variedade de modelos de carros antigos, muitas vezes histricos. Carros fabricados antes de 1945 eram considerados ideais para transformaes em hot rod, pois as suas estruturas e seus chassis estavam quase sempre em bom estado, enquanto os seus motores e sistemas de transmisso precisavam ser trocados completamente. Era exatamente o que os entusiastas de hot rod queriam, porque isso lhes permitia instalar motores mais confiveis e potentes, tais como o flathead V8 da Ford ouV8 da Chevrolet.Foto cortesia de Street Rod CentralT-bucket de 1923

Um hot rod popular era conhecido comoT-bucket, pois era baseado no Modelo T da Ford. A suspensonormal da Ford na dianteira do Modelo T consistia de um slido eixo dianteiro de viga-I, uma mola em forma de U (feixe de molas) e um tensor em forma de brao triangular, com uma esfera na extremidade traseira, que ficava centralizada em um suporte fixo transmisso. Os engenheiros da Ford construram o Modelo T para trafegar com uma grande amplitude no movimento da suspenso. Era um projeto ideal para as speras e primitivas estradas da dcada de 30. Aps a Segunda Guerra Mundial, os "envenenadores de carros" ou hot rodders comearam a experimentar os motores maiores do Cadillac ou Lincoln, o que significou queotensorem forma detringulo no era mais aplicvel. No lugar, eles removeram a esfera central e parafusaram as extremidades dobrao triangularaos trilhos do chassi. Esse projeto dobrao triangularbipartidoabaixou o eixo dianteiro em cerca de 2,5 cm e melhorou a estabilidade do veculo.Abaixar o eixo em mais de uma polegada exigia um novo design, que foi fornecido por uma companhia conhecida como Bell Auto. Durante os anos de 1940 e 1950, a Bell Auto ofereceueixos de tubos rebaixados, que abaixaram o carro em 13 cm (5 polegadas). Os eixos de tubos eram construdos a partir de tubos de ao alinhados com uma excelente aerodinmica. A superfcie do ao aceitava melhor o revestimento de cromo do que os eixos forjados de viga-I. Sendo assim, os hot-rodders sempre os preferiam, graas s qualidades estticas.No entanto, alguns entusiastas de hot rod discutiam que a rigidez dos eixos dos tubos e a incapacidade de serem flexionados comprometia a estabilizao dos impactos da direo. Para solucionar isso, os hot rodders lanaram asuspenso de quatro barras, usando dois pontos de fixao no eixo e dois no chassi. Em cada ponto de fixao, a extremidade da haste do tipo aeronave fornecia bastante movimento em todos os ngulos. O resultado? O sistema de quatro barras melhorou o funcionamento da suspenso em todas as condies de direo.O futuro das suspenses de carrosEnquanto houve acrscimos e melhorias tanto nas molas, quanto nos amortecedores, o projeto bsico das suspenses de carro no passou por uma evoluo significativa ao longo dos anos. Entretanto, tudo isso pode mudar com a introduo de um projeto novo de suspenso concebido porBose(em ingls)- o mesmo Bose conhecido por suas inovaes em tecnologias acsticas. Alguns especialistas searriscam a dizer que a suspenso de Bose o maior avano nas suspenses automobilsticas desde a introduo do projeto totalmente independente.Foto cortesia de BOSEMdulo dianteiro da suspenso de Bose

Como ela funciona? O sistema Bose usa ummotor eletromagntico linear(LEM) em cada roda no lugar de um conjunto convencional formado poramortecedor e mola. Osamplificadoresfornecem eletricidade aos motores, de tal forma que a sua energia geradaa cada compresso do sistema. A vantagem principal dos motores que eles no so limitados pela inrcia inerente aos amortecedores convencionais dependentes de fluido. Como resultado, o LEM pode estender e comprimir em uma velocidade muito maior, eliminando praticamente todas as vibraes no interior do carro. O movimento das rodas pode ser to suavemente controlado que a estrutura do carro permanece no mesmo nvel, independentemente do que est acontecendo com as rodas. O LEM tambm pode neutralizar o movimento do carro enquanto est acelerando, freando efazendo curvas, dando ao motorista uma grande sensao de estabilidade.Infelizmente, esse paradigma de suspenso no estar disponvel antes de 2009, quando ser fornecido a um ou mais carros luxuosos de alto nvel. At l, os motoristas tero que confiar nos mtodos de suspenso testados e aprovados, que suavizaram estradas onduladas durante sculos.Para mais informaes sobre suspenses de carro e tpicos relacionados, veja os links na prxima pgina.Mais informaesComo funcionam os diferenciaispor Karim Nice - traduzido por HowStuffWorks Brasil

Introduo

Se voc j leuComo funcionam os motores de carros, voc entende como a potncia de um carro gerada; e se voc j leuComo funcionam as transmisses manuais, voc entende para onde vai a fora gerada. Este artigo explicaros diferenciaisonde, na maioria dos carros, a potncia faz a sua ltima parada antes de mover as rodas.O diferencial tem trs funes: Direcionar a potncia do motor para as rodas Atuar como um mecanismo final de reduo no veculo, diminuindo a velocidade rotacional da transmisso uma ltima vez, antes que ela chegue s rodas Transmitir a potncia para as rodas, enquanto permite que elas girem a velocidades diferentes (isto foi o que deu nome ao diferencial)Neste artigo, voc aprender porque seu carro necessita de um diferencial, como ele funciona e quais so suas deficincias. Tambm veremos vrios tipos de trao positiva, igualmente conhecidos comodiferenciais dedeslizamento limitado.Por que voc precisa de um diferencialAs rodas dos carros giram a velocidades diferentes, especialmente ao fazer curvas. Voc pode ver pela animao abaixo que cada rodapercorre uma distncia diferente ao fazer a curva, e que as rodas internaspercorrem uma distncia menor, enquanto as de fora viajam uma distncia maior. Visto que a velocidade igual distnciapercorrida dividida pelo tempo gasto para percorrer, as rodas que percorrem uma distncia menor giram a uma velocidade menor.Note tambm que as rodas dianteiras percorrem uma distncia diferentedas traseiras.

Para as rodas do seu carros que no exercemtrao(dianteiras nos carrosde trao traseira e traseiras nos de trao dianteira) isso no um problema, pois no hligao entre elas. Elas giram independentes uma da outra, mas as rodas que tracionam so conectadas, para que um s motor e transmisso possam girar ambas as rodas. Se o seu carro no tivesse um diferencial, as rodas seriamligadas uma outra, foradas a girar na mesma velocidade. Isso difcultaria fazer curvas importaria esforo no carro para que pudesse realiz-las, um dospneusteria de patinar, o que exigemuita fora em razo dos pneus modernos e das estradas de concreto. Essa fora teria que ser transmitida atravs do eixo de uma roda para outra, submetendo os componentes do eixo a um enorme esforo.O que um diferencial?O diferencial um mecanismo que divide otorquedo motor para duas direes, permitindo a cada sada rodar a uma velocidade diferente.

O diferencial encontrado em todos os carros epicapes modernos, e em muitos veculos com trao em todas as rodas (comtrao permanentenas quatro rodas). Estes veculos com trao em todas as rodas necessitam de um diferencial entre cada conjunto de rodas com trao e tambm um entre as rodas dianteiras e traseiras, pois as rodas dianteiras percorrem uma distncia diferente das traseiras quando o carro faz uma curva.

Sistemas com trao nas quatro rodastemporriano tm um diferencial entre as rodas dianteiras e as traseiras; ao invs, sotodas ligadasde forma que as rodas da frente e as de trs girem mesma velocidade mdia. por isto que, quando as quatro rodas esto engatadas,esses veculos so difceis de manobrar sobre concreto.Diferenciais abertosVamos comear com o tipo mais simples de diferencial, chamado dediferencial aberto. Primeiramente, necessitamos explorar a terminologia:a imagem abaixo indica os componentes de um diferencial aberto.

Quandoo carro est andando numareta, ambas as rodasde trao esto rodando mesma velocidade. Opinhoestacionando a coroa ea caixa de satlites e nenhuma das engrenagens satlites dentro da caixa de satlites est girando; ambos as planetrias esto efetivamente imveis em relao caixa de satlites.Animao: cortesia de Geebee's Vector AnimationsNote que o pinho menor que acoroa; esta geralmente a ltima engrenagem de reduo no carro (o Hummer tem uma reduo adicional em cada cubo deroda). Voc pode ter ouvido expresses comorelao do eixo traseiroourelao final de transmisso. Isso se refere relaodo diferencial. Se a relao 4;10:1, ento a coroa tem 4,10 vezes mais dentes do que o pinho. VejaComo funcionam as engrenagenspara mais informaes sobre relao de transmisso.Quando um carro faz uma curva, as rodas giramem velocidades diferentes.Animao: cortesia de Geebee's Vector Animations

Na figura acima, voc pode ver as engrenagens satlites na sua caixagirando medida que o carro comea a fazer a curva, permitindo s rodas girarem a velocidades diferentes. A roda de dentro gira a uma velocidade menor que a caixa de satlites, enquanto a roda de fora gira mais rpido, junto com ela.Diferencial aberto - na reta (600KB)Diferencial aberto - fazendo curva (1.1MB)Diferenciais de atritoO diferencial abertosempre aplica a mesma quantidade detorquea cada roda. H dois fatores determinantes de quanto torque pode ser aplicado a cada roda: equipamento e atrito. Empiso seco, quando hatrito pleno, a quantidade de torque aplicado s rodas limitada pelo motor e pelas engrenagens; numa situao de baixo atrito, como ao dirigir no gelo, o torque limitado ao mximo que no faa a roda patinar. Ento, mesmo sendo o carro capaz de produzir mais torque, necessrio haveratrito suficiente para transmitir aquele torque para o solo. Se voc acelera o carroe as rodas comeam a patinar, elas s vo girar mais rpido.Sobre gelo finoQuemj dirigiu no gelo, deve conhecer um truque que facilita arrancar: se voc sai em segunda marcha, ou mesmo em terceira, em vez de primeiradevido s relaes mais baixas (longas) das engrenagens do cmbiovoc ter menos torque disponvel para as rodas. Isso tornar mais fcil acelerar sem queas rodas girem em falso.Mas, o que acontece se uma das rodas conta com bom atrito e a outra est sobre o gelo? a que entra o problema dos diferenciais abertos.Lembre-se de que o diferencial aberto sempre aplica a ambas as rodas o mesmo torque e queo limite mximo de torque aquele necessrio para que as rodas no patinem. Uma roda no precisa de muito torque para patinar. E quando uma roda comatrito bom s estrecebendo o pouco torqueque pode ser aplicado outracom menos atrito, seu carro no se mover muito.Fora da estradaOutro momento em que o diferencial aberto pode criar problemas quando voc est dirigindo fora da estrada pavimentada. Se voc tem umapicape ou utilitrio de trao nas quatro rodas com diferencial aberto, voc pode ficar atolado. Agora, lembre-se: como dissemos anteriormente, o diferencial aberto sempre aplica o mesmo torque em ambas as rodas. Se uma roda dianteira e outra de traseira rderem contato com o solo, elas vo girar no ar inutilmente e voc no conseguir mover-se de forma alguma.A soluo para estes problemas odiferencial dedeslizamento limitado(LSD, sua sigla em ingls), s vezes chamado detrao positivaou de autobloqueante.Esses diferenciaisusam vrios mecanismos para permitir a ao normal do diferencial quandofaz curvas. Quando uma roda patina, eles permitem que mais torque seja transferido roda que no est patinando.As prximas sees detalharo alguns dostipos de diferenciais dedeslizamento limitado, incluindo oLSD tipo embreagem, o tipo viscoso, o diferencialbloqueante e o diferencial Torsen.LSD tipoembreagemOLSD com embreagem provavelmenteo mais comum entre as verses de diferencial dedeslizamento limitado.Imagem cortesia de Eaton Automotive Group'sDiviso de Produtos de Controle de Torque

Este tipo deLSD tem os mesmos componentes que um diferencial aberto, alm de umconjunto de molase um conjunto deembreagens. Alguns deles tm uma mola cnica, quefunciona exatamente como os sincronizadores de umatransmisso manual.O conjunto de molaspressiona as engrenagensplanetrias contra asembreagens, que esto ligadas caixa de satlites. As engrenagens de ambos os lados giram com a caixa de satlites quandoas duasrodas se movem mesma velocidade e ento as embreagens no so realmente necessrias. O nico momento em que as embreagens intervm quando algo acontece e faz uma roda girar mais rpido que a outra, como acontece aofazer uma curva. As embreagens resistem a este comportamento, querendo que ambas as rodas girem mesma velocidade. Se uma roda quer girar mais rpido que a outra, antes ela tem que sobrepujar a fora da embreagem. A resistncia das molas combinada como atritoda embreagem determina o torque necessrio para sobrepuj-la.Voltando situao em que uma roda com trao est sobre o gelo e outra tem boa trao: com este diferencial dedeslizamento limitado, mesmo que a roda no gelo no consiga transmitir muito torque ao cho, a outra continuarecebendo o torque necessrio para fazer o carro se mover. O torque suprido roda que no est no gelo igual quantidade de torque necessria para sobrepujar as embreagens. O resultado que voc pode andar com o veculo para frente (ou para trs, se for o caso), embora no com toda a potncia do seu carro.Acoplamento viscosoOacoplamento viscoso freqentemente encontrado em veculos com trao em todas as rodas, do tipo trao sob demanda,como noFord EcoSport 4 WD fabricado noBrasil. comumente usado para ligar as rodastraseiras s dianteiras, de modo que, quando o par de rodas de um eixocomea a patinar, o torque transferido ao outro conjunto. No veculo citado, a trao bsica dianteira e a traseira s passa a atuar quando as rodas da frente patinam - esta entrada em ao automtica, sem interveno do motorista.O acoplamentoviscoso tem dois conjuntos de pratos em uma carcaa fechada e cheia de fluido de alta viscosidade, como mostrado abaixo. Um dos pratos fica conectado a cadarvore de sada. Em condies normais, tanto os conjuntos de pratos como o fludo viscoso giram na mesma velocidade. Quando umpar de rodas tenta girar mais rpido, talvez por patinar, o conjunto de pratos correspondentes a tais rodas gira mais rpido que o outro. O fluido viscoso, pressionado entre os pratos tenta acompanhar os discos mais rpidos, arrastando os mais lentos. Isso transfere mais torque s rodas mais lentas (as que no esto patinando).Quando o carro faz a curva, a diferena de velocidade entre as rodas no to grande como quando uma est patinando. Quanto mais rpido os pratos esto girando um em relao ao outro, mais torque a acoplamento viscoso transfere.O acoplamento no interfere nas curvas porque a quantidade de torque transferida durante uma curva muito pequena. Contudo, isso tambm salienta uma desvantagem do acoplamento viscoso: no ocorre transferncia de torque at que uma rodacomece a patinar de fato.Um experimento simples com um ovo ajuda a explicar o comportamento do acoplamento viscoso. Se voc coloca um ovo sobre a mesa da cozinha, tanto a casca, quanto a gema esto estacionrias. Se voc repentinamente gira o ovo, a casca vai girar a uma velocidade mais rpida do que a gema por um segundo, mas a gema rapidamente vai alcan-la. Para provar que a gema est girando, assim que o ovo estiver girando rapidamente, pare-o e ento largue-o:o ovo comear a girar de novo (a menos que esteja bem cozido). Neste experimento, usamoso atritoentre a casca e a gema para aplicar fora gema, acelerando-a. Quando paramos a casca, aquele atrito- entre a gema ainda se movendo e a casca- aplicou fora casca fazendo-a acelerar novamente. Num acoplamento viscoso, a fora aplicada entre o fluido e os conjuntos de pratos, da mesma forma que entre a gema e a casca. Alm do efeito do atrito do fluido viscoso em arrastar as duas partes, este fluido no leo, mas silicone, que tem a propriedade de se tornar mais viscoso medida queaquece - o contrrio do leo, que fica menos viscoso com o aumento da temperatura. Desse modo, como todo atrito gera calor, o aquecimento do silicone, o torna ainda mais viscoso, aumentando a eficincia de acoplamento.Fechado e TorsenOdiferencial fechado til em veculos off road. Este tipo de diferencial tem as mesmas partes que um diferencial aberto, mastem tambmum mecanismo eltrico, pneumtico ou hidrulico para conectar as duas rvores de sada.Imagem cortesia de Eaton Automotive Group'sDiviso de Produtos de Controle de Torque

Este mecanismo geralmente ativado manualmente por um interruptor e, quando ativado pelo motorista, ambas as rodas giraro mesma velocidade. Se uma sair do cho, a outra nem toma conhecimento. Ambas as rodas continuaro a girar mesma velocidade, como se nada tivesse mudado.Odiferencial Torsen* um dispositivo totalmente mecnico; no tem componentes eletrnicos, embreagens nem fluido viscoso.Hummer!O HMMVV, ou Hummer, usa diferenciais Torsen nos eixos dianteiro e traseiro. O manual do proprietrio do Hummer prope uma nova soluo para o problema de uma roda sair do cho: aplicar osfreios. Ao frear, transferido torque roda que est no ar, e cinco vezes mais torque ir para a roda com trao boa.

O Torsen (deTorqueSensing, ouSensvel ao Torque) funciona como um diferencial aberto, quando a quantidade de torque igual em cada roda. Assim que uma roda comea a perder atrito, a diferena de torque faz as engrenagens do diferencial Torsen se acoplarem. O projeto das engrenagens do diferencial determina arazo do vis de torque. Por exemplo, se um diferencial Torsen em particular foi desenhado com a razo do vis de torque de 5:1, ele pode aplicar at cinco vezes mais torque roda com uma boa trao.Estes dispositivos freqentemente so usados em veculos com trao nas quatro rodas de alto desempenho. Comoo acoplamento viscoso, so usados freqentemente para transferir potncia entre as rodas dianteiras e traseiras. Nesta aplicao, o Torsen superior ao acoplamento viscoso porque transfere torque para as rodas estveis antes que patinem de fato.Contudo, se um parde rodas perder trao completamente, o diferencial Torsen ser incapaz de suprir o torque ao outro par. A razo do vis de torque determina como o torque pode ser transferido, e cinco vezes zero igual azero.*TORSEN marca registrada de Zexel Torsen, Inc.Trecho Um outro pontoque seria interessante considerar aeficinciade um motor a nitrognio lquido. Se voc queimargasolinaem um motor de carro, apenas 20% dela impulsiona as rodas -orestante gera disperdcio de calor. Seria interessante ver o quanto uma usina e um liquefador de nitrognio so eficientes, alm do quanto um motor a nitrognio lquido eficiente - isso lhe diria se voc est criando uma tecnologia que melhor ou pior do que o motora gasolina em questo de eficincia.